Холодная сварка или контактная сварка — это процесс сварки в твердом состоянии , при котором соединение происходит без плавления или нагрева на границе раздела двух свариваемых деталей. В отличие от сварки плавлением , в соединении отсутствует жидкая или расплавленная фаза.
Холодная сварка была впервые признана обычным явлением в материалах в 1940-х годах. Затем было обнаружено, что две чистые плоские поверхности из одинакового металла будут сильно сцепляться, если их соприкоснуться в вакууме (см. Силу Ван-дер-Ваальса ). Недавно обнаруженная микро- [1] и наноразмерная холодная сварка [2] продемонстрировала потенциал в процессах нанопроизводства .
Причина такого неожиданного поведения заключается в том, что, когда все контактирующие атомы относятся к одному и тому же виду, атомы не могут «узнать», что они находятся в разных кусках меди. Когда есть другие атомы, в оксидах и смазках, а также в более сложных тонких поверхностных слоях загрязнений между ними, атомы «знают», когда они не находятся на одной и той же части.
- Ричард Фейнман , Фейнмановские лекции по физике , 12–5 Трение.
Область применения включает в себя проводку и электрические соединения (например, разъемы со смещением изоляции и соединения намоткой проводов ).
Механические проблемы первых спутников иногда объяснялись холодной сваркой.
В 2009 году Европейское космическое агентство опубликовало рецензируемый документ, в котором подробно описывается, почему холодная сварка является важной проблемой, которую конструкторы космических кораблей должны тщательно учитывать. [3] В статье также приводится документированный пример [4] 1991 года с антенной космического корабля «Галилео» с высоким коэффициентом усиления.
Одна из проблем заключается в том, что холодная сварка не исключает относительного движения между соединяемыми поверхностями. Это позволяет в некоторых случаях перекрывать широко определенные понятия истирания , истирания , прилипания и прилипания . Например, соединение может быть результатом как холодной (или «вакуумной») сварки, так и истирания (или истирания или удара). Таким образом, истирание и холодная сварка не исключают друг друга.
В отличие от процесса холодной сварки в макромасштабе, который обычно требует больших приложенных давлений, ученые обнаружили, что монокристаллические ультратонкие золотые нанопроволоки (диаметром менее 10 нм) можно сваривать друг с другом в течение нескольких секунд только посредством механического контакта и при удивительно низком давлении. приложенное давление. [2] Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения и измерения на месте показывают, что сварные швы почти идеальны, с той же ориентацией кристаллов, прочностью и электропроводностью, что и остальная часть нанопроволоки. Высокое качество сварных швов объясняется наноразмерами образцов, механизмами ориентированного прикрепления и быстрой поверхностной диффузией с механической поддержкой . Наноразмерные сварные швы также были продемонстрированы между золотом и серебром, а также серебром и серебром, что указывает на то, что это явление может быть широко применимо и, следовательно, предлагает атомистический взгляд на начальные этапы макроскопической холодной сварки как для объемных металлов, так и для тонких металлических пленок . [2]
Работы, связанные с усовершенствованной автоматизацией космических миссий / Приложение 4C, в Wikisource